[发明专利]缓释Kartogenin的三维支架及其制备方法

说明书

本发明属于生物材料技术领域，具体涉及一种缓释Kartogenin的三维支架及其制备方法。该三维支架包括合成生物材料和分散在所述合成生物材料中的介孔氧化硅纳米微球，且所述介孔氧化硅纳米微球的孔道内负载有Kartogenin。本发明的三维支架采用MSN包裹KGN，再分散在合成生物材料中得到三维支架，这样可使KGN稳定长期缓释，而且该三维支架具有多孔结构及较好的力学性能，可广泛应用于组织工程领域。

技术领域

本发明属于生物材料技术领域，具体涉及一种缓释Kartogenin的三维支架及其制备方法。

背景技术

Kartogenin(简称KGN)是一种smad4/smad5通路激活剂，促进多功能间充质干细胞选择性分化为软骨细胞。研究表明：单独注射使用KGN时，可能很快被组织清除；另外，其疏水性和对非靶向组织的副作用也限制了其应用。

使用生物相容性良好的支架材料负载KGN用于软骨再生，不仅可以提高KGN的亲水性，还能将药物定向释放于靶组织，减少对正常组织的副作用，并通过支架材料逐渐降解使药物缓慢释放，从而延长药物作用时间，提高疗效。壳聚糖链中的氨基能和KGN分子中的羧基共价结合，从而改善KGN的亲水性和药代动力学。因此，用壳聚糖负载KGN能够提高KGN的治疗效果。Li等制备出poly(L-lactide-ε-glycolide)-poly(ethyleneglycol)-poly(L-lactide-ε-glycolide) (PLGA-PEG-PLGA)热凝胶并负载KGN和BMSCs用于修复软骨缺损。体外缓释行为研究显示196h后仅有42.4％的KGN从凝胶中释放出来。体内动物实验中，他们建立了兔子股骨髁全层软骨缺损并作不同处理。结果发现，与其他组相比，热凝胶同时负载KGN和BMSCs后植入缺损部位能使软骨平面更加完整和光滑，有更多的GAGs和COLⅡ生成，同时正常软骨组织的退化减少。Yin 等采用同轴静电纺丝方法制备出负载KGN的P(LLA-CL)/胶原纳米纤维支架用于气管软骨再生。理化性质检测结果显示该支架的亲水性得到提高，同时其拉伸强度更接近人体气管软骨。体外KGN缓释行为研究示，KGN能稳定持续释放2月。体外细胞实验结果显示该支架能显著促进软骨细胞合成更多COLⅡ和GAG；与BMSCs共培养后能显著提高该细胞COLⅡ和SOX9基因的表达水平。另外，Shi等采用一步技术将负载KGN的PLGA纳米粒子与光交联透明质酸凝胶支架整合注入动物软骨缺损部位，促进正常透明软骨生成，成功地修复了软骨缺损；并证明该支架能持续缓慢释放KGN，同时能促使内源性干细胞归巢而无需植入外源性干细胞。

KGN难溶于水，三维打印支架制备过程中，难以与其他材料一起混；KGN 可促进软骨细胞细胞外基质分泌和维持干细胞分化，但其长期稳定缓释是一个难点。因此，现有技术有待改进。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种缓释KGN的三维支架及其制备方法，旨在解决现有KGN难以长期稳定缓释的技术问题。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明一方面提供一种三维支架，所述三维支架包括合成生物材料和分散在所述合成生物材料中的介孔氧化硅纳米微球，且所述介孔氧化硅纳米微球的孔道内负载有Kartogenin。

本发明另一方面提供一种三维支架的制备方法，包括如下步骤：

提供介孔氧化硅纳米微球和Kartogenin；

将所述Kartogenin负载至所述介孔氧化硅纳米微球的孔道中，形成 MSN-KGN颗粒；

提供合成生物材料溶液，将所述MSN-KGN颗粒分散在所述合成生物材料溶液中，得到打印墨水；

将所述打印墨水打印成型，得到三维支架材料。